3 คำถามเกี่ยวกับสมการความต่างศักย์
1. ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ในสนามไฟฟ้าสม่ำเสมอด้วยแรง 2√3 นิวตัน เป็นระยะทาง 20 เซนติเมตร ถ้าทิศทางของแรงทำมุม 30 องศากับทิศทางการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้า จงหาความแตกต่างของพลังงานศักย์ไฟฟ้าที่ตำแหน่งเริ่มต้นและตำแหน่งสุดท้ายของประจุไฟฟ้า
เป็นที่รู้จัก:
แรง (F) = 2√3 นิวตัน
ระยะทาง (วินาที) = 20 ซม. = 0.2 ม.
มุม (θ) = 30 °
ต้องการ:ความต่างศักย์ไฟฟ้า
วิธีการแก้:
งานที่ใช้ในการถ่ายโอนประจุ +q จากจุด a ไปยังจุด b เท่ากับผลต่างของพลังงานศักย์ไฟฟ้า ณ จุด a และจุด b
ΔEP = ΔW
ถ้าทิศทางของแรง F เทียบกับทิศทางการถ่ายโอนประจุ +q ทำมุม θ แล้ว งานของการถ่ายโอนประจุ +q จาก a ไป b คือ:
ΔW = F Δs cos θ = ( 2 √ 3 )(0,2)(cos 30) = (0,4 √ 3 )(0,5 √ 3 ) = (0,2)(3) = 0,6 จูล
2. ถ้าทราบว่าประจุและความจุของตัวเก็บประจุมีค่าเท่ากับ 5 µC และ 20 µF ตามลำดับ จงหาความต่างศักย์ของตัวเก็บประจุทั้งสอง
เป็นที่รู้จัก:
ประจุไฟฟ้า (q) = 5 µC = 5 x 10⁻⁶ C
ความจุของตัวเก็บประจุ (C) = 20 µF = 20 x 10⁻⁶ F
ต้องการทราบค่าความต่างศักย์ของตัวเก็บประจุ (โวลต์)
วิธีการแก้:
สูตรสำหรับความต่างศักย์ของตัวเก็บประจุ ความจุของตัวเก็บประจุ และประจุ:
V = q / C = (5 x 10 -6 ) / 20 x 10 -6 = 5/20 = 0,25 โวลต์
3. ประจุไฟฟ้าสองจุด QA = -4 µC และ QB = 8 µC อยู่ห่างกัน 16 ซม. จงหาศักย์ไฟฟ้าที่จุดกึ่งกลางระหว่างประจุทั้งสอง
เป็นที่รู้จัก:
ประจุไฟฟ้า 1 (Q A ) = 4 x 10 -6 C
ประจุไฟฟ้า 2 (Q B ) = 8 x 10 -6 C
ระยะทาง (r) = 8 ซม. = 0,08 ม.
ค่าคง ที่คูลอมบ์ (k) = 9 × 10⁹ Nm² / C²
ต้องการทราบ:ศักย์ไฟฟ้าที่จุด C (V C )
วิธีการแก้:
V A = k Q / r = (9 × 10 9 )(4 x 10 -6 ) / 0,08 = (36 × 10 3 ) / 0,08 = -450 โวลต์
V B = k Q / r = (9 × 10 9 )(8 x 10 -6 ) / 0,08 = (72 × 10 3 ) / 0,08 = 900 โวลต์
ศักย์ไฟฟ้าที่จุด C (V C ) = 900 – 450 = 450 โวลต์
